JPH01110525A - ワンパッケージ型安定硬化性組成物 - Google Patents

ワンパッケージ型安定硬化性組成物

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JPH01110525A
JPH01110525A JP63237445A JP23744588A JPH01110525A JP H01110525 A JPH01110525 A JP H01110525A JP 63237445 A JP63237445 A JP 63237445A JP 23744588 A JP23744588 A JP 23744588A JP H01110525 A JPH01110525 A JP H01110525A
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sulfur
polyepoxide
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アンソニー・マイケル・シャセル
Joseph Michael Makhlouf
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明はシーラントとしての使用に適した硬化性組成物
に関する。
自動1j工場において、シーラントは様々な5′4なる
目的に使用される。ある種の用途にはシーラントが下塗
金属に良く接着し、約250°Fという低温において硬
化可能で、かつ優れた物理性特性、例えばレジリエンス
や耐チップ性を示すことが望まれている。
従来、塩化ポリビニルプラスチゾルを基本とするシーラ
ントが使われてきた。しかし、約250゜Fという硬化
温度では、このプラスチゾル組成物は物性の潜在能力を
最大限に発揮できない。典型的には、これらの組成物は
レジリエンス、接着強度および引裂強度が不十分である
それ故、硬化性組成物に対し、下塗金属への好接着性を
有し、低温で硬化でき、かつ必要物性を提供するという
ことが求められる。
l吸Δ欠反 本発明によれば、 (a)非官能性ポリジエン: (b)ポリエポキシド; (c)ポリジエンとポリエポキシドを硬化させるための
硫黄および亜鉛含有加硫系 を含有ずろワンパッケージ型安定硬化性組成物を提供ず
ろ。また、下塗りされた金属基けへの塗装法も提供する
発明の詳細な記述 本発明の硬化性組成物は主要成分の1つとしてボリンエ
ンを含有する。
ポリジエンポリマーは、4〜12個、好ましくは4〜6
個の゛炭素原子を含む1.3−ジエンのポリマーを包含
する。典型的にはジエンは、1,3−ブタジェン(これ
が好ましい)、2.3−ジメチル−1,3−ブタジエン
、イソプレン、クロロプレン、およびピペリレンがある
。また、1.3−ブタジェンと、それと共重合し得る単
量体(例えば、イソプレン、アクリロニトリルおよびピ
ペリレン)とのコポリマーら使用し得る。メヂルメタク
リレート、アクリル酸およびスヂレンのような他の重合
性単量体を使用してもよい。ボリンエンポリマーは1.
4−ポリブタジエンと1,4−ポリブタジエンアクリロ
ニトリルコボリマーとの混合物が好ましい。
所望により、種々の加硫性または非加硫性合成ゴムがポ
リジエンと共に不活性充填剤として使うことかできる。
このような合成ゴムの例には、ブチルゴム、エチレンゾ
〔1ピレンターポリマー、ンリコンゴム、ポリサルファ
イド、ポリアクリルエステルゴムおよび塩化ポリエヂレ
ンゴムが挙げられる。」二足合成ゴムとスヂレンとのコ
ポリマーらまた使うことができろ。
本発明のポリジエンポリマーは非官能性であると理解す
べきである。ずなイっち、官能基、例えば水酸基、アミ
ノ基、カルボキシル基やメルカプト基等を含まない。
本発明の硬化性組成物の池のW本成分は、−1!すエポ
キシドである。
ポリエポキシドは分子中に1.2−エポキシド基を有す
る物質である。水酸基も存在してよく、多くの場合(?
、注する。
本発明の目的のためのポリエポキシドは、1分子に少な
くとtJ2つの1.2−エポキシ基を含む。
一般に、エポキシド当量は、約289〜約4000の範
囲である。これらのポリエポキシドは飽和または不飽和
、環式または非環式、脂肪族、脂環式、芳香族または複
素環化合物である。それらは11!換基、例えば、ハロ
ゲン、水酸基またはエーテル基等を含んでもよい。
1つの何円なポリエポキシドの例としては、アルカリ存
在下に、エビハロヒドリン(例えば、エビクロロヒドリ
ンやエビブロモヒドリン)とポリフェノールとの反応で
得られるエボキンボリエーテルである。適したポリフェ
ノールにはレゾルシノール、カテコール、ヒドロキノン
、ビス(4−ヒドロキシ−フェニル)−2,2−プロパ
ン、すなわち、ヒスフェノールA;ビス(4−ヒドロキ
シフェニル)−1,1−イソブタン;4.4−ジヒドロ
キンベンゾフェノン;ビス(4−ヒドロキンフェニル)
−1,1−エタン;ビス(2−ヒドロキシナフタレン)
−メタン;および1.5−ヒドロキシナフタレンを含む
。1つの大変一般的なポリエポキシドはビスフェノール
Aのようなポリフェノールのエーテルである。より好ま
しくは、ポリエポキシドはビスフェノールAのジグリシ
ジルエーテルである。
他のポリエポキシドの例としては、多価アルコールのボ
リグリノジルエーテルである。これらの化合物は多価ア
ルコール、例えばエヂレングリコール、ジエチレングリ
コール、トリエチレングリコール、1.2−プロピレン
グリコール、!、4−ブチレングリコール、トリエチレ
ングリコール、1.2−プロピレングリコール、1.4
−ブヂレングリコール、1.5−ベンタンジオール、1
.2゜6−ヘキサンドリオール、グリセロール、トリメ
ヂロールプロパンおよびビス(4−ヒドロキシシクロ−
ヘキシル)−2,2−プロパンより誘導され他のポリエ
ポキシドの例としては、ポリカルボン酸のポリグリンジ
ルエステルがある。これらの化合物はエビクロロヒドリ
ンやこれに類似のエボキノ化合物と、脂肪族または芳香
族ポリカルボン酸、例えばンユウ酸、コハク酸、グルタ
ル酸、テレフタル酸、2.6−ナフタレンノカルボン酸
および二n化リノール酸との反応によって得られる。
さらに他のエポキシドの例としては、オレフィン系不飽
和脂環式化合物のエポキシ化から誘導される。これらの
ポリエポキシドは、非フエノール性で、指環式オレフィ
ンを、例えば、酸素と適当な金属触媒、過安息香酸、酸
−アルデヒドモノパーアセテート、または過酢酸によっ
てエポキシ化することによって得られる。このようなポ
リエポキシドのうち、エポキシ指環式エーテルとエステ
ルが当業者によく知られている。
何円なポリエポキシドには、またエポキシ分子中にオキ
シアルキレン基を含むポリエポキシドを含む。(也のポ
リエポキシドは、エボキンノボラック樹脂から成る。こ
れらの樹脂は、アルデヒドと一価アルコールとの縮合生
成物とエビハロヒドリンとの反応、またはフェノールホ
ルムアルデヒド縮合物とエビクロロヒドリンとの反応に
よって得られる。
他のエポキシド含有物質には、共重合したグリンジルア
クリレートまたはメタクリレート単位を含有するアクリ
ルコポリマーを含む。これらのアクリルコポリマーは、
α、β−不飽和モノーまたはジ−カルボン酸のアルキル
エステルとアリシジルアクリレートまたはメタクリレー
トの何れがとの反応によって合成できる。他のグリシジ
ル含汀共重合性単重体、例えばジグリシジルイタコネー
トおよびジグリシジルマレエートら使うことができる。
これらの単量体は、他の共重合性単量体、例えば、ビニ
ル芳容族化合物(例えば、スヂレンまたはビニルトルエ
ン)、およびアクリロニトリルまたはメタクリレートリ
ルの存在下に、任意に共重合させてらよい。
好ましくは、ポリエポキシドはノエボキシドである。ビ
スフェノールΔのポリグリシジルエーテルが好ましく使
用され、ジグリシジルエーテルはより好ましい。適した
物質例は、シェルケミカル(Shell Chamic
al)よりEPON828として市販のEPONエポキ
シ樹脂である。
1〕り述のポリエポキシドの混合物も使うことができる
他の本発明の硬化性組成物の基本成分は、ポリジエンと
ポリエポキシド成分を硬化させるための硫t?(および
亜鉛含仔加硫系である。
本明細書中において、加硫は、一般に加熱によって、ポ
リジエンと硫黄が架橋することによって生じる物理化学
的変化である。本発明の組成物の硬化中に網目構造が形
成される詳細な機構はまだ完全には判っていない。しか
し、本質的にポリジエンゴム格子へのエポキシドの物理
的導入であると思われる。加硫系は、ポリジエンとポリ
エポキシドを硬化させるための1種類の物質または混合
物を含む。好ましくは加硫系は低級アルキルジチオカル
バメートとジスルフィドを含む。幾つかの低級アルキル
ジチオカルバメートかここでは有用である。特にアルキ
ル部分に1−10個、好ましくは1〜5個の炭素原子を
持っらのが有用である。
適したジチオカルバメートの例には、メチル、エチル、
プロピル、プヂルおよびアミルジチオカルバメートを含
む。ジメヂルノチオカルバメートかここで使用されるの
が好ましい。これらの物質は、亜鉛の塩として市販され
ている。ナなイっち、ノブデルジチオカルバミン酸亜鉛
、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカ
ルバミン酸亜鉛およびシアミルジチオカルバミン酸亜鉛
である。
これらの物質は、バング−ビルト・ケミカル・カンパニ
ー(Vanderbilt  Chemical  C
ompany)より商標ZIMATEとして市販されて
いる。
加硫系の一部である亜鉛は、別の方法で導入しても良い
。1つの例は加硫系に関連して上述したが、亜鉛は低級
カルバミン酸の塩として導入しても良い。また、亜鉛は
、酸化亜鉛としても導入してもよい。様々なグレードの
酸化亜鉛が市販されており、この目的のために使用され
る。加硫系の亜鉛1は大きく変化されてもよく、一般に
は、硬化性組成物の全重量に対して約0.1重量バーセ
ントル約10重屯パーセントである。詳細な機構は判っ
ていないが、亜鉛は硫黄の加硫の促進剤として働いてい
ると信じられている。
加硫系のジスルフィド成分らまた、種々の物質から選択
してもよい。適したジスルフィドの例には、4−モルホ
リニル−2−ベンゾチアゾールジスルフィド、4.4’
−ジチオビスモルホリンおよびベンゾチアシルジスルフ
ィドを含む。好ましくはジスルフィドはベンゾチアノル
ジスルフィドである。加硫系のジチオカルバメートとジ
スルフィド成分は、それぞれ加硫反応の第1および第2
促進剤として働いていると信じられている。さらに、本
発明の好ましい態様において、ジスルフィド種は、不必
要な早期加硫の遅延剤として働いていると信じられてい
る。チオカルバメートは架橋硬化系を効果的にするため
に、硫黄と共に作用していると信じられている。また、
ジチオカルバメートは、組成物のゴム成分の加硫を補助
するだけでなく、エポキシド成分の架橋網目構造への導
入する働きもしていると信じられている。上述したよう
に、これに対する詳細な機構は判っていない。
本発明の好ましい態様では、本発明の硬化性組成物は本
質的にアミノ基を白灯しない物質である。
アミンは硬化性組成物のレジリエンスを減少さU。
るので好ましくない。
本発明の硬化性組成物の各成分量は、硬化性組成物に望
まれろ特定の性質によって広く変えることができる。例
えば、硬化性組成物に使われるポリエポキシドとジチオ
カルバメートの!nを変えることによって、最終硬化性
組成物の硬度を変えることができる。使われるポリエポ
キシドとジチオカルバメートの!nを増やせば、そのポ
リジエンポリエポキシド硬化性物質はより堅く、より強
くなる。さらにポリエポキシドは、硬化性組成物の下塗
り金属(すなわち、適当な下塗組成物で既に塗装した金
属)への接着を促進する働きをすると信じられている。
一般に本発明の硬化性組成物に使われるポリジエンの!
nは、約10ffliitパーセン(・〜約80重量パ
ーセントの範囲内で変えることができる。好ましくは、
使用するポリジエンの量は約20重量パーセント〜約5
0重量パーセント、より好ましくは、約25重量パーセ
ント〜約40重量パーセントの範囲内で変えてもよい。
ポリエポキシドの1は、一般に、硬化性組成物の全重量
に対して約4重量バーセントル約35重量パーセント、
好ましくは約4重量バーセントル約25重屯パーセント
、より好ましくは、約lO重量パーセント〜約20重量
パーセントの範囲内で変えることができる。硫黄および
亜鉛含有加硫系は硬化性組成物の全重量に対して約1〜
約35重量パーセントの爪で使われる。
好ましい態様では、ジチオカルバメート第1促進剤は、
約1重量バーセントル約10重量パーセント、好ましく
は、約3重量バーセントル約7重量パーセントの範囲内
の量で存在する。ジスルフィド第2促進剤は約0.2重
量バーセントル約5重量パーセント、好ましくは約1重
量バーセントル約2重量パーセントの範囲内で存在して
もよい。
全てのパーセントは硬化性組成物の全重量に対17てで
ある。
加硫系の一部である硫黄の量らまた大きく変化さけても
よい。一般に硫黄の量は、硬化性組成物の全重量に対し
て約0.5重量バーセントル約15重量パーセント、好
ましくは約1重量パーセント〜約10重量パーセント、
より好ましくは約2重量バーセントル約7重量パーセン
トである。硫黄は種々の形で使われるが、典型的には素
硫黄で、固形オイル−処理粉体として使用される。例え
ば、加硫系に適した硫黄源としては、スタウファーケミ
カル会社(S tau[Ter  Chemical 
 Company)より市販のCRYSTEX商標の硫
黄がある。
上述した促進物質は、加硫系に必要な硫黄の量を少なく
する。
本発明のワンパッケージ型安定硬化性組成物には、上述
した基本成分の他に種々他の任意に選ばれる添加剤を含
存してもよい。添加剤の例には、炭酸カルシウム、ステ
アリン酸処理した炭酸カルシウム、ポリブタジエン処理
した炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化カルシウムお
よび酸化マグネシウムのような充填剤、カーボンブラッ
ク、炭化水素粘着付与剤および種々のフタル酸エステル
系とアジピン酸エステル系可塑剤および抗酸化剤がある
。適当な抗酸化剤の例は、ブチル化ヒドロキシトルエン
、ブチル化およびスチレン化フェノールとクレゾール、
アルキル化キノンとハイドロキノンおよびブヂル化ヒド
ロキシベンジルイソシアネートである。
原則的には粒径と表面積が異なる様々なタイプのカーボ
ンブラックを使用することができる。カーボンブラック
は典型的には、硬化組成物の引裂抵抗を向上させるため
の強化充填剤として使用される。最適引裂抵抗を得るに
は、粒径の小さいカーボンブラックが好ましい。
本発明の硬化性組成物は、広範囲の硬化温度を有してい
る。本発明硬化性組成物は、約220゜F〜約325°
F(104℃〜163℃)の温度範囲内で、約10分間
〜60分間で焼成して硬化してらよい。好ましくは、本
発明硬化性組成物は約240°F〜約260°I?’(
116℃〜1276C)の温度範囲内で、約15分間〜
約30分間焼き付は硬化する。本発明の硬化性組成物の
1つの利点は、低温における硬化性であり、さらに、高
温湯焼成に対4゛ろ耐久性および(低温と高温の)両極
限状態においてらかなりの物性を達成している点である
この能力は、未焼成および過焼成に関連した諸問題を減
らし、組成物の製作を種々の応用条件に適合させること
ができる。
加えて、本発明のワンパッケージ型安定硬化性組成物は
、種々の下塗金属に対して卓越した接着性を持つ。さら
に本発明の硬化性組成物は卓越した耐チップ性を示し、
それ故、特に自動車のアンダーボデーシーラントに適し
ている。この卓越(7た耐デツプ性は、室温のみならず
、大変な低温、すなわち、零下温度においても示す。
本発明硬化性組成物は従来的な方法で塗装されるが、典
型的には噴霧塗で使用してもよい。
本発明のワンパッケージ型安定硬化性組成物は、また、
耐溶媒性、耐湿性、耐熱性、レジリエンスおよび室温に
おけろ高全面強度のような他の多様な利点を示す。また
、本発明の硬化性組成物は弱凝集破壊性を示す。さらに
本発明の組成物は、3ケ月間卓越したパッケージ安定性
を示す。
次の実施例は本発明を説明するものではあるが、これに
限定されない。
実施例1〜5 本実施例は、本発明に従って幾つかの硬化性組成物の調
製と評価を説明する。実施例1は本発明に従って好まし
い組成物である。実施例2と3は、それぞれエポキシド
とジチオカルバメートの量の変化による耐チップ性に対
する効果を示す。実施例4と5は、それぞれエポキシド
とジチオカルバメートを除くことによる効果を示す。
組成物 重量部(J) 成分     12345 POLIOI、130’  15.9315.9315
.9315.9315.9311YCAR1312LV
’ 16.9016.9016.9016.9016.
90炭酸カルシウム21.74 21.74 21.7
4 21.74 21.74MU!、TIFLEXSC
’  1.88 1.88 1.8g  1.88 1
.88El+ONg24’    15.68 10.
45 15.68 0.00 15.68メチルジンメ
  5.22 5.’22 1.30  +、30 0
.00−ト5 硫黄83.81 3,81 3.81 3.81 3.
81カーボン    1.41 1.41 1,41 
1.41 1.41ブラツク7 FLEXOL81.00 1.00 1.00 1.0
0 1.00ブヂル化ヒドロ 0.06 0.08 0
.06 0.06 0.06キシトルエン 可塑剤91.60 1.60 1.60 1.60 1
.601DMA/5TEREON   L、00 1.
00 1.00  +、、OO1,0084OA” VULKACIT DM/C” 1.00  L、00
 1.00 1.00 1.00(1)この不飽和樹脂
はフルス(tluls)より市販の1.3−ブタジェン
重合化生成物である。分子mは約3000である。
(2)この不飽和樹脂はブタジェン−アクリロニトリル
共重合体でB、F、グツドリッチ(B、F’。
G oodrich)より市販されている。
(3)これはステアリン酸処理された炭酸カルシウムで
ファイザー(Pl’1zer)より市販されている。
(4)このエポキ/樹脂はビスフェノールAのジグリン
ジルエーテルでシェルケミカル会社(Shell Ch
emical Company)より市販されている。
(5)これはジメチルジチオカルバミン酸亜鉛でRoT
、バング−ビルト化学会社(R,T、Vanderbi
 ItChemical Company)より市販さ
れている。
(6)これは硫黄を90パーセント含み、オイル処理さ
れた粉体でスタウファーケミカル(Stauffer 
Chemical)より市販のCrtYSTEXOT−
90である。
(7)このカーボンブラックは、シト・リヂャードソン
会社(Sid Richardson Company
)よりコードFWRCI 504で市販されている。
このカーボンブラックは41ミクロンの粒子サイズを持
つ。
(8)これは、ユニオン・カーバイド(UnionCa
rbidc)より市販のエポキシ化ダイズ浦である。
(9)これは、ジオクチルフタレートである。
(10)これは、30パ一セント重量のフィレストン(
P eras ton)より市販のスヂレンーブタンエ
ンコボリマーである5TEREON840Aと、70パ
ーセントのイソドデンルメタクリレートとの溶解生成物
である。これは流れ調整剤として使われた。
(11)ベンゾデアジスルフィドは、モベイ・ケミカル
会社(Mobay Chemical Company
)より市販。
シーラント組成物を上記成分を混合することにより調製
した。組成物の物理的特性を以下のように評価した。
四回y断強度:試験用剪断接若は、P P G会社(P
 P G  I ndustries、  r nc、
)よりUNI−PRIME”として市販の陰極電着性下
塗り塗装組成物で下塗りした2枚の金属ストリップ(1
インチ×4インヂX0.032インチ(2,54c肩×
10゜16cxX0.08cm))を使って作った。5
0ミノ喧1.25ミリメータ)の肉厚の組成物フィルム
を、1枚の金属ストリップに塗り、この上に2分の1平
方メートル(3,16平方cm)のストリップだけ重な
るように残りの1枚のストリップを置いた。
この組成物を250°F(+21’C)で30分間、焼
成して硬化させた。重ね剪断強度は、ASTMD−10
02−65に従って平方インチ当りのボンド(psiX
ニュートン/肩肩り単位で決定した。
(ストリップの両端をインストロンテスター(INST
RON  TESTER)で引っ張って重ね剪断強度を
測定した。) 耐チップ性:各組成物を陰極電着性下塗り剤UNl−P
RIME@で下塗りした金属パネルに噴霧し、250°
F(121°C)で30分間焼成して硬化させた。それ
から、このパネルを一20°F(−29℃)で終夜冷却
した。耐チップ性は、このパネルが80psi(0,5
6ニユートン/龍りで発射した!0ピントの標準道路じ
やり(S tandardroad gravel)の
衝撃を受けた後に、A S TM−D3170に従って
評価した。
第10等級は優で、第0等級は不可である。
スlて二N処叱:金属パネル上にO100インヂ(0,
254cm)厚の層の組成物を塗った。この組成物を1
90℃で30分間焼成した後、室温まで冷却した。ショ
アー八硬度は、A S ’r M −D676に従って
、ショアー・ジュロメータ・ハードネス・タイプ・Δ−
2(Shore Durometcr l−1ardn
ess  Type  A −2)器械によって決定し
た。
ショアー八  重ね剪断強度 実施例 硬度  (psi)  にュートン/Uつ耐チ
ップ性1   80   250   1.72   
10(侵)2   60   130   0.89 
   8(良)3   20    35   0.2
4    3(劣)4   10     to   
 0.07    0(不可)5ff!化せず

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(a)非官能性ポリジエン; (b)ポリエポキシド;および (c)ポリジエンおよびポリエポキシドを硬化させるた
    めの硫黄および亜鉛含有加 硫系 を含有するワンパッケージ型安定硬化性組成物。 2、硬化性組成物が本質的にアミノ基を含まない物質で
    ある第1項記載の硬化性組成物。 3、硬化性組成物がさらにアクリロニトリルブタジエン
    コポリマーを含む第1項記載の硬化性組成物。 4、非官能性ポリジエンが1,4−ポリブタジエンであ
    る第1項記載の硬化性組成物。 5、ポリエポキシドがビスフェノールAのジグリシジル
    エーテルである第1項記載の硬化性組成物。 6、硫黄および亜鉛含有加硫系が低級アルキルジチオカ
    ルバメートとジスルフィドを含む第1項記載の硬化性組
    成物。 7、低級アルキルジチオカルバメートがジメチルジチオ
    カルバミン酸亜鉛で、ジスルフィドがベンゾチアシルジ
    スルフィドである第8項記載の硬化性組成物。 8、(a)非官能性ポリジエン; (b)ポリエポキシド;および (c)ジスルフィドと低級アルキルジチオカルバメート
    を含む、ポリジエンとポリ エポキシドを硬化するための硫黄およ び亜鉛含有加硫系 を含有するワンパッケージ型安定硬化性組成物。 9、(a)非官能性ポリブタジエン; (b)ジエポキシド;および (c)ベンゾチアシルジスルフィドと低級アルキルジチ
    オカルバメートを含む、ポ リブタジエンとポリエポキシドを硬化 させるための硫黄および亜鉛含有加硫 系 を含有するワンパッケージ型安定硬化性組成物。 10、低級アルキルジチオカルバメートがジメチルジチ
    オカルバミン酸亜鉛である第13項記載の硬化性組成物
    。 11、組成物の全重量に対して、ポリジエンが約10重
    量パーセント〜約80重量パーセント;ポリエポキシド
    が約4重量パーセント〜約35重量パーセント;硫黄含
    有加硫系が約1重量パーセント〜約35重量パーセント
    の範囲内で、存在する第1項記載の硬化性組成物。 12、A、(a)非官能性ポリジエン; (b)ポリエポキシド;および (c)ポリジエンとポリエポキシドを硬化 させるための硫黄および亜鉛含有加 硫系 を含有するワンパッケージ型安定硬化 性組成物を下塗りされた金属基材に塗 布し、 B、少なくとも部分的に硬化性組成物を硬 化することを特徴とする下塗りされた金属基材の塗装方
    法。
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